某火炮架体动态特性的研究

论文摘要

本文以某新型火炮的研究课题为背景,应用结构动力学理论和非线性有限元理论对该新型牵引火炮进行结构动力学非线性有限元分析,研究该火炮架体在发射过程的动态稳定性并对其进行动态刚强度的校核。本文主要从方法上探索新的途径来分析这些火炮射击时所存在问题,从而可以为火炮的设计和研制提供科学的参考依据。课题研究主要包括以下一些工作:建立该新型火炮下架、大架及连接部件的三维几何模型,并在此基础上建立起它们的有限元网格模型,其中火炮架体采用壳单元模拟,连接部件采用实体单元模拟。本文采用隐式时间积分算法,分析在0°度方向射角和85°高低射角两种发射状态下,火炮架体的动态刚强度。为了更好的分析0°度方向射角火炮架体的动态稳定性,本文建立了驻锄和土壤的非线性有限元模型,考虑火炮在射击过程中,由于受到后坐力作用,造成火炮射击时的不稳定性。从理论上计算出0°度方向射角时驻锄需要打入的深度,并通过对不同深度的土壤、驻锄的非线性有限元模型的分析来验证理论计算值的准确性和可信性,从而分析出火炮架体在0°度方向射角时的动态稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 火炮发射动力学
• 1.2.2 有限元方法
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 结构动力学非线性有限元基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 动力学有限元方程
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 动力学有限元模型的离散方程
• 2.3 动力学非线性有限元方程的求解方法
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 显式积分算法
• 2.3.3 隐式积分算法
• 2.4 接触问题有限元理论
• 2.4.1 接触界面方程
• 2.4.2 摩擦模型
• 2.4.3 非线性接触半离散方程的求解
• 2.4.4 ABAQUS接触算法介绍
• 2.5 本章小结
• 3 土力学基本理论
• 3.1 概述
• 3.2 土力学的基本内容和方法
• 3.3 土的本构模型
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 摩尔-库仑（Mohr-Coulomb）塑性模型
• 3.3.3 邓肯-张本构模型
• 3.4 本章小结
• 4 某火炮架体结构动力学非线性有限元建模与分析
• 4.1 概述
• 4.2 某新型火炮架体有限元模型
• 4.2.1 划分有限元网格和定义接触
• 4.3 边界条件及工况
• 4.3.1 架体和土壤的相互作用
• 4.4 计算结果分析
• 4.4.1 火炮架体动态强度分析
• 4.4.2 火炮架体静态强度分析
• 4.4.3 刚性边界时的静态强度分析
• 4.5 本章小结
• 5 火炮射击稳定性研究
• 5.1 概述
• 5.1.1 分析思路
• 5.2 土壤和驻锄作用模型
• 5.2.1 单元选择及网格划分
• 5.2.2 边界条件及加载载荷
• 5.2.3 土壤本构模型
• 5.3 计算结果分析
• 5.4 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献